CN213273433U - 一种提高空分冷能利用率的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于空气分离技术领域，特别涉及一种提高空分冷能利用率的装置。包括冷箱、分馏塔、低温液体泵、换热器及控制系统；分馏塔和换热器设置于冷箱内；换热器包括热媒进口、热媒出口、冷媒进口及冷媒出口；分馏塔的原料空气进入口通过低温原料空气连通管与换热器的热媒出口连通；分馏塔底部的排液口通过低温液体排放管与换热器的冷媒进口连通；低温液体泵设置于低温液体排放管上，并且与控制系统电连接。本实用新型用于低温液体冷能回收，将液氧汽化过程放在冷箱内部完成，可将液氧产品由液相转化为气相的冷能进行回收利用,结构合理、实用，适用于各种低温液体冷量回收，以此减少浪费，降低安全隐患，节约电能，减少碳排放。

Description

一种提高空分冷能利用率的装置
技术领域
本实用新型属于空气分离技术领域，特别涉及一种提高空分冷能利用率的装置。
背景技术
我国工业气体的生产水平、规模、品种不断提高，在电子、建材、石油天然气开采、石油化工等工业中，对氮气、氧气、氩气的需求日益增多。为了方便储运工业气体形态多为液态，然后在汽化成气体使用。这期间会由于物质的形态发生变化，会吸收大量的热，也就是所谓的放出大量的冷量。目前大都是通过空温汽化器，与环境进行换热。而空分生产主要方法是现将空气进行液化，然后分离取得产品，将空气进行液化需要大量的冷量，而冷量的获得需要消耗能量(电能)。
目前，气体生产行业大多采用低温，因为低温法可以保证纯度要求，低温法的冷量制取主要有三种方式分别是膨胀制冷、节流制冷、冷冻机组制冷；冷冻机组制冷耗能很大，节流制冷不耗能但制冷量较小，膨胀制冷熵值不变同时对外输出功其制冷量为等温节流效应与膨胀机对外做功之和。而气体进行膨胀制冷前需要对气体进行压缩，进行压缩需要消耗大量的电能。这也就导致了，液体价格一直居高不下。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种提高空分冷能利用率的装置，该装置对降低空压机无效能耗，有着极其显著的作用，能起到降本增效，减少碳排放。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种提高空分冷能利用率的装置，包括冷箱、分馏塔、低温液体泵、换热器及控制系统；所述分馏塔和换热器设置于冷箱内；所述换热器包括热媒进口、热媒出口、冷媒进口及冷媒出口；所述热媒出口通过低温原料空气连通管与所述分馏塔的原料空气进入口连通；所述冷媒进口通过低温液体排放管与所述分馏塔底部的排液口连通；所述低温液体泵设置于所述低温液体排放管上，并且与所述控制系统电连接。
所述低温原料空气连通管上设有连通阀a，所述低温液体排放管上设有连通阀b，所述连通阀a和所述连通阀b均与所述控制系统连接。
所述换热器的热媒进口通过原料空气进气管与膨胀阀连接，所述原料空气进气管上设有连通阀c；所述换热器的冷媒出口与产品气输送管连接，所述产品气输送管上设有连通阀d，所述连通阀c和所述连通阀d均与所述控制系统连接。
所述的提高空分冷能利用率的装置还包括原料空气循环管路和低温液体循环管路；所述原料空气循环管路的一端与所述换热器的热媒进口连通，另一端与所述换热器的热媒出口连通，所述原料空气循环管路上设有连通阀e；所述低温液体循环管路的一端与所述换热器的冷媒进口连通，另一端与所述换热器的冷媒出口连通；所述低温液体循环管路上设有连通阀f。
所述换热器的冷媒出口处设有温度监测传感器Ⅰ；所述换热器的热媒出口处设有温度监测传感器Ⅱ。
所述冷箱包括金属外壳和设置于所述金属外壳内侧的保温层。
所述金属外壳采用铁板制成；所述保温层为填充于金属外壳内部的珠光砂。
所述低温液体泵设置于所述冷箱的外侧。
本实用新型的优点及有益效果是：本实用新型对降低空压机无效能耗，有着极其显著的作用，能起到降本增效，减少碳排放。
本实用新型用于低温液体冷能回收，将液氧汽化过程放在冷箱内部完成，可将液氧产品由液相转化为气相的冷能进行回收利用,结构合理、实用，适用于各种低温液体冷量回收。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1为冷箱，2为连通阀a，3为低温原料空气连通管，4为分馏塔，5为连通阀b，6为低温液体排放管，7为低温液体泵，8为连通阀c，9为膨胀阀，10为原料空气进气管，11为连通阀d，12为产品气输送管，13为换热器，14为控制系统，15为原料空气循环管路，16为连通阀e，17为低温液体循环管路，18为连通阀f，19为温度监测传感器Ⅰ，20为温度监测传感器Ⅱ，A为热媒进口，B为热媒出口，C为冷媒进口，D为冷媒出口。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
如图1所示，本实用新型提供的一种提高空分冷能利用率的装置，包括冷箱1、分馏塔4、低温液体泵7、换热器13及控制系统14，分馏塔4和换热器13设置于冷箱1内；换热器13包括热媒进口A、热媒出口B、冷媒进口C及冷媒出口D，分馏塔4的原料空气进入口通过低温原料空气连通管3与换热器13的热媒出口B连通；分馏塔4底部的排液口通过低温液体排放管6与换热器13的冷媒进口C连通；低温液体泵7设置于低温液体排放管6上，并且与控制系统14电连接。
进一步地，低温液体泵7设置于冷箱1的外侧。
进一步地，低温原料空气连通管3上设有连通阀a2，低温液体排放管6上设有连通阀b5，连通阀a2和连通阀b5均与控制系统14连接。
进一步地，换热器13的热媒进口A通过原料空气进气管10与膨胀阀9连接，原料空气进气管10上设有连通阀c8。换热器13的冷媒出口D与产品气输送管12连接，产品气输送管12上设有连通阀d11，连通阀c8和连通阀d11均与控制系统14连接。
本实用新型的实施例中，一种提高空分冷能利用率的装置还包括原料空气循环管路15和低温液体循环管路17，原料空气循环管路15的一端与换热器13的热媒进口A连通，另一端与换热器13的热媒出口B连通，原料空气循环管路15上设有连通阀e16；低温液体循环管路17的一端与换热器13的冷媒进口C连通，另一端与换热器13的冷媒出口D连通；低温液体循环管路17上设有连通阀f18。连通阀e16与连通阀f18均与控制系统14连接。
进一步地，换热器13的冷媒出口D处设有温度监测传感器Ⅰ19，换热器13的热媒出口B处设有温度监测传感器Ⅱ20；温度监测传感器Ⅰ19用于检测由冷媒出口D流出的产品气的温度，温度监测传感器Ⅱ20用于检测由热媒出口B流出的原料空气的温度。
本实用新型的实施例中，冷箱1包括金属外壳和设置于金属外壳内侧的保温层，换热器13设在冷箱1的内部，便于冷量的保存。
具体地，金属外壳采用铁板制成；保温层为填充于金属外壳内部的珠光砂。
本实用新型的操作步骤为：
来自分馏塔4的低温液体进入低温液体泵7；
来自低温液体泵7的高压低温液体由冷媒进口C进入换热器13内，与来自膨胀阀9的原料空气进行换热；
高压低温液体汽化后通过产品气输送管12去用户；
原料空气在换热器13内液化后通过低温原料空气连通管3进入分馏塔4内，参与精馏。
进一步地，低温液体泵7设置压力连锁、纯度联锁，由控制系统14控制保障充装安全。用户与低温液体泵7进行压力联锁，当压力大于15MPa时联锁停止低温液体泵7。
在工作过程中，当温度监测传感器Ⅰ19的监测温度小于-50℃时，开启连通阀f18，关闭连通阀d11，使由冷媒出口D流出的产品气经过低温液体循环管路17回流至换热器13内；当温度监测传感器Ⅰ19的监测温度大于-50℃时，关闭连通阀f18，开启连通阀d11，由产品气输送管12去用户。
在工作过程中，当温度监测传感器Ⅱ20的监测温度大于-176℃时，开启连通阀e16，关闭连通阀a2，由热媒出口B流出的原料空气通过原料空气循环管路15回流至换热器13内；当温度监测传感器Ⅱ20的监测温度小于-176℃时，关闭连通阀e16，开启连通阀a2，由热媒出口B流出的原料空气通过低温原料空气连通管3进入分馏塔4内。
空分系统冷量消耗为：跑冷(保温破损或管路阀门泄漏)和产品产出；而产品产出是主要的冷量消耗，如果将液态产品更改为气态产品，那么冷量消耗将大大降低，相应需要从新制取的冷量也会大大减少，所需要消耗的电能相应降低，达到了降低产品单耗，节能减排，减少成本的目的。
本实用新型用于低温液体冷能回收，将液氧汽化过程放在冷箱内部完成，结构合理、实用，适用于各种低温液体冷量回收，以此减少浪费，降低安全隐患，节约电能，减少碳排放。
以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种提高空分冷能利用率的装置，其特征在于，包括冷箱(1)、分馏塔(4)、低温液体泵(7)、换热器(13)及控制系统(14)；
所述分馏塔(4)和换热器(13)设置于冷箱(1)内；
所述换热器(13)包括热媒进口(A)、热媒出口(B)、冷媒进口(C)及冷媒出口(D)；所述热媒出口(B)通过低温原料空气连通管(3)与所述分馏塔(4)的原料空气进入口连通；所述冷媒进口(C)通过低温液体排放管(6)与所述分馏塔(4)底部的排液口连通；
所述低温液体泵(7)设置于所述低温液体排放管(6)上，并且与所述控制系统(14)电连接。
2.根据权利要求1所述的提高空分冷能利用率的装置，其特征在于，所述低温原料空气连通管(3)上设有连通阀a(2)，所述低温液体排放管(6)上设有连通阀b(5)，所述连通阀a(2)和所述连通阀b(5)均与所述控制系统(14)连接。
3.根据权利要求1所述的提高空分冷能利用率的装置，其特征在于，所述换热器(13)的热媒进口(A)通过原料空气进气管(10)与膨胀阀(9)连接，所述原料空气进气管(10)上设有连通阀c(8)；所述换热器(13)的冷媒出口(D)与产品气输送管(12)连接，所述产品气输送管(12)上设有连通阀d(11)，所述连通阀c(8)和所述连通阀d(11)均与所述控制系统(14)连接。
4.根据权利要求1所述的提高空分冷能利用率的装置，其特征在于，还包括原料空气循环管路(15)和低温液体循环管路(17)；
所述原料空气循环管路(15)的一端与所述换热器(13)的热媒进口(A)连通，另一端与所述换热器(13)的热媒出口(B)连通，所述原料空气循环管路(15)上设有连通阀e(16)；
所述低温液体循环管路(17)的一端与所述换热器(13)的冷媒进口(C)连通，另一端与所述换热器(13)的冷媒出口(D)连通；所述低温液体循环管路(17)上设有连通阀f(18)。
5.根据权利要求4所述的提高空分冷能利用率的装置，其特征在于，所述换热器(13)的冷媒出口(D)处设有温度监测传感器Ⅰ(19)；所述换热器(13)的热媒出口(B)处设有温度监测传感器Ⅱ(20)。
6.根据权利要求1所述的提高空分冷能利用率的装置，其特征在于，所述冷箱(1)包括金属外壳和设置于所述金属外壳内侧的保温层。
7.根据权利要求6所述的提高空分冷能利用率的装置，其特征在于，所述金属外壳采用铁板制成；所述保温层为填充于金属外壳内部的珠光砂。
8.根据权利要求1所述的提高空分冷能利用率的装置，其特征在于，所述低温液体泵(7)设置于所述冷箱(1)的外侧。
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